PROCESOS QUE PRODUCEN LA FALLA (Elementos activadores o deteriorantes)

Transcripción

1 PROCESOS QUE PRODUCEN LA FALLA (Elementos activadores o deteriorantes) La falla de un talud puede lograrse de dos maneras diferentes o por la combinación n de estas dos formas: Disminución n de la resistencia al cortante Aumento de los esfuerzos de cortante.

2 Procesos Geomorfológicos y físicosf -La tectónica -y Neotectónica - La erosión - La lluvia, - Las inundaciones, - Los sismos, - Las erupciones -volcánicas, -Etc.

3 Procesos antrópicos - Las excavaciones o cortes que modifican la topografía - Los rellenos - La infiltración n en canales o cuerpos de agua. - Las fugas de agua de las redes de servicios. - La deforestación - Las vibraciones artificiales, tránsito de vehículos, vibraciones de maquinaria, detonaciones de explosivos, etc.,

4 EFECTO DEL AGUA Aumento de la presión de poros Disminución de las tensiones negativas Aumento del peso unitario del suelo

5 Aumento de peso por aumento de humedad Este incremento en peso es apreciable, especialmente en combinación n con otros efectos que acompañan an el aumento en el contenido de agua (Duncan( y Wright,, 2005).

6 Los niveles freáticos Al ocurrir lluvias acumuladas importantes, los niveles freáticos ascienden generándose ndose una presión n de poros relativamente permanente. Al ascender el nivel freático se puede presentar afloramiento de agua y erosión n en los taludes.

7 Aumento de la presión n de poros La presión n de poros puede aumentar por la infiltración n de agua y/o el ascenso del nivel de agua freática

8 Presión n de agua en grietas Cuando las grietas en la parte superior de un talud se llenan con agua parcial o totalmente, la presión n de agua hidrostática tica en la grieta aumenta en forma relativamente importante incrementando los esfuerzos de cortante y desestabilizando el talud.

9 Presión n de agua en grietas

10 Infiltración n en canales, cuerpos de agua e irrigación Una vez se infiltra el agua esta fluye por gravedad hasta que alcanza un manto impermeable y se genera un nivel freático. Igualmente si encuentra diaclasas o fracturas el agua puede rellenarlas y generar presiones de poro de gran magnitud como ocurrió en Villatina en Medellín-Colombia en 1985.

11 Presión n de agua artesiana La presión n artesiana ocurre cuando la cabeza de agua en el suelo o roca es mayor que la cabeza de agua en el suelo por encima de ese nivel.

12 Presión n de agua artesiana

13 Eliminación n de tensiones capilares

14 Infiltraciones concentradas Estas infiltraciones pueden provenir de rotura o escape de un ducto de acueducto o alcantarillado, concentración n de agua superficialmente por falta de drenaje de aguas de escorrentía, taponamiento de un alcantarillado, bloqueo o represamiento de quebradas o descarga de aguas de alcantarillado. Generalmente es difícil detectar el sitio de origen de las infiltraciones

15 Efecto de las lluvias de gran intensidad Los análisis en Hong Kong muestran que las lluvias de gran intensidad son las que producen los deslizamientos y no la lluvia acumulada. Debe tenerse en cuenta que en Hong Kong la mayoría a de los suelos son residuales provenientes de la meteorización n de granitos. La permeabilidad de estos suelos es relativamente alta y se requieren grandes intensidades para generar presiones de poro de gran magnitud

16 Cuenca de la quebrada Angulito- Girón En suelos permeables la saturación puede ocurrir rápidamente

17 Cuenca de la quebrada Angulito- Girón ESQUEMA DE LA OCURRENCIA DE LOS FLUJOS FLUJO 1.00 m

18 Cuenca de la quebrada Angulito- Girón Al saturarse pueden ocurrir otros procesos Los suelos saturados pueden deslizarse o fluir

19 Efecto de las lluvias acumuladas En el caso de coluviones o en suelos residuales en Colombia se ha detectado que la lluvia acumulada de menor intensidad activa grandes deslizamientos mientras lluvias de mayor intensidad pero de menor tiempo no son suficientes para activar deslizamientos de coluviones de gran magnitud

20 Ejemplo de falla por lluvias acumuladas durante períodos prolongados de tiempo

21 Expansión n y contracción En los suelos arcillosos se producen cambios de volumen por cambios de humedad asociados con el potencial de succión n del material. Estas expansiones y contracciones producen agrietamientos y cambios en la estructura del suelo generalmente, con pérdida p de la resistencia al cortante. La expansión n es mayor cuando las presiones de confinamiento son bajas, por ejemplo en el pie de los taludes de baja pendiente.

22 Dispersión n del suelo Los suelos dispersivos son suelos con contenidos de arcillas con presencia de iones de Na.. Estos suelos al saturarse se dispersan y pierden prácticamente la totalidad de su resistencia a la cohesión.

23 Disolución Puede producir cavidades internas que podrían colapsar o formar cárcavas c karsticas

24 Disolución

25 Lavado interno (Leaching) El lavado incluye cambios en la composición n química del agua de poros al moverse esta a través s de los vacíos del suelo. El lavado de sal del agua de poros de arcillas marinas contribuye al desarrollo de arcillas rápidas, r las cuales virtualmente pierden toda su resistencia al alterarse.

26 Erosión n superficial La erosión n es el desprendimiento, transporte y depositación de partículas o masas pequeñas de suelo o roca, por acción de las fuerzas generadas por el movimiento del agua.

27 Erosión n Laminar El proceso de erosión n laminar se inicia por el impacto de las gotas de agua lluvia contra la superficie del suelo, complementada por la fuerza de la escorrentía a produciendo un lavado de la superficie del terreno como un todo, sin formar canales definidos.

28 EROSION DESPRENDIMIENTO, TRANSPORTE Y DEPOSITACION DE PARTICULAS O MASAS DE SUELO O ROCA POR ACCION DEL AGUA O EL VIENTO EN MOVIMIENTO

29 Erosión n en surcos Los surcos de erosión n se forman por la concentración n del flujo del agua en caminos preferenciales, arrastrando las partículas y dejando canales de poca profundidad generalmente, paralelos.

30 EROSION EN SURCOS LOS SURCOS SE VAN AMPLIANDO Y PROFUNDIZANDO

31 Erosión n en Cárcavas Las cárcavas c constituyen el estado más m s avanzado de erosión y se caracterizan por su profundidad, que facilita el avance lateral y frontal por medio de desprendimientos de masas de material en los taludes de pendiente alta que conforman el perímetro de la cárcava. c

32 Ampliación n de las cárcavasc Las cárcavas c inicialmente tienen una sección n en V pero al encontrar un material más m s resistente o interceptar el nivel freático se extienden lateralmente, tomando forma en U

33 Erosion por rios y corrientes de agua Los ríos r tienen una tendencia a profundizarse y ampliarse, especialmente en el momento de las grandes inundaciones o avenidas. Los ríos r erosionan las riberas, cortan el pie de los taludes y pueden activar deslizamientos

34 Erosión n en las costas El oleaje produce permanentemente erosión n en los taludes costeros y la línea l de la costa está permanentemente en proceso de movimiento. Las rocas más m s susceptibles a daño por oleaje son los esquistos, las lutitas, las areniscas, las limolitas y las pizarras

35 Erosión n interna (Piping) El agua al fluir por ductos concentrados dentro del suelo produce erosión n interna, la cual da origen a derrumbamientos o colapsos que pueden generar un hundimiento del terreno o la formación n de una cárcava. c

36 Erosión n por afloramiento de agua Un caso de erosión n puede ocurrir en los sitios de afloramiento de agua, formando pequeñas cavernas y/o taludes negativos, los cuales a su vez pueden producir desprendimientos de masas de suelo.

37 Flujo del suelo El desprendimiento y transporte de partículas gruesas y finas en una matríz de agua y granos en forma de flujo seco o saturado. Los flujos de detritos son impredecibles, mueven grandes volúmenes de material y pueden crear una amenaza moderada a alta.

38 CAMBIOS FISICOS Y QUIMICOS EN LA ROCA O SUELO Meteorización Las rocas y suelos están n sujetos a pérdida p de resistencia como resultado de la descomposición n con el tiempo o meteorización. Este proceso incluye una serie de cambios físicos, químicos y biológicos. Entre más m s duro sea el suelo la posibilidad de meteorización n es mayor.

39 CAMBIOS QUIMICOS EN LA ROCA O SUELO

40 Meteorizacion diferencial En cortes hechos por el hombre en rocas sedimentarias puede ocurrir erosión n diferencial en los mantos menos resistentes a la erosión. Al erosionarse ciertos mantos pueden dejar sin sustento los mantos superiores y generar deslizamientos.

41 Desintegración n de la roca arcillosa Las arcillolitas y lutitas excavadas y reutilizadas para rellenos pueden romperse en pedazos formando un relleno de roca aparentemente compacta y estable. Sin embargo, cuando el relleno se satura por infiltración n de agua, los pedazos de roca pueden desmoronarse o desintegrarse

42 Deformaciones por concentración n de esfuerzos Los materiales al estar sometidos a esfuerzos de compresión o cortante sufren deformaciones, las cuales aumentan con el tiempo en una especie de fatiga de los materiales de suelo o roca.

43 DEFORMACIONES POR CAMBIO DE ESFUERZOS EJEMPLO: CORTES CARGAS ESTATICAS O DINAMICAS

44 Fatiga o deformación n a largo plazo con carga sostenida (creep). Las arcillas y especialmente las arcillas muy plásticas se deforman en forma continua cuando están n sujetas a carga sostenida. Estas arcillas pueden fallar eventualmente bajo estas cargas sostenidas, aún a n a esfuerzos de cortante que son significativamente inferiores a la resistencia de la arcilla a corto plazo.

45 Ablandamiento por deformación (Strain softening) Los suelos físiles o quebradizos están n sujetos a ablandamiento por deformación. En estos suelos ocurre falla progresiva en la cual no se puede movilizar la totalidad de la resistencia pico en forma simultánea en toda la superficie de falla.

46 Caída de granos Consiste en la caída de granos individuales de la masa de roca con desintegración n física f a granos como prerequisito.. Depende de la resistencia de las uniones intergranulares y las microgrietas relacionadas con los granos. Causa un debilitamiento general del material de roca.

47 Descascaramiento Caída de cáscaras c de material de la masa de roca. Las cáscaras tienen forma de láminas l con una dimensión significativamente menor a las otras dos dimensiones. Puede reflejar la litología, fisilidad,, o puede reflejar la penetración n de la meteorización

48 Formación n de estrías o espejos de falla Los espejos de falla se desarrollan en arcillas, especialmente en arcillas de alta plasticidad, como un resultado de los esfuerzos de cortante sobre diferentes planos de deslizamiento. Cuando ocurren desplazamientos de cortante las partículas de arcilla, que son partículas laminares se alinean paralelamente a la superficie de movimiento.

49 Agrietamiento por tensión La mayoría a de los suelos poseen muy baja resistencia a la tensión n y la generación n de esfuerzos relativamente pequeños, (especialmente arriba de la cabeza de los taludes y laderas), puede producir grietas de tensión, n, las cuales facilitan la infiltración n de agua y debilitan la estructura de la masa de suelo permitiendo la formación n de superficies de falla.

50 AGRIETAMIENTO POR TENSION SE FORMAN GRIETAS EN LA CORONA DEL TALUD LAS CUALES SE VAN AMPLIANDO POCO A POCO

51 INCLINACION DE BLOQUES O MASAS FRACTURACION A TENSION ROTACION O PANDEO

52 Formación, inclinación n y caída de losas de roca Se forman prismas o pequeñas placas con dimensión n mínima m de 50 mm,, pudiendo existir deslizamiento y rotación n o pandeo. Generalmente, las fracturas a tensión n paralelas a la superficie del talud son prerequisito para su ocurrencia, seguidas por la pérdida p de soporte.

53 PANDEO

54 Colapso por falta de soporte Bloques independientes de gran tamaño o colapsan debido a la falta de soporte vertical.

55 COLAPSO BLOQUES O MASAS DE SUELO COLAPSAN DEBIDO A LA FALTA DE SOPORTE

56 Caídos de bloques Pueden caer por gravedad, en forma ocasional bloques individuales de roca de cualquier dimensión, n, produciendo un deterioro en la estructura del talud.

57

58 Desmoronamiento del talud El desmoronamiento general del talud produce la caída de bloques de diversas dimensiones en forma semicontinua.

59 ERUPCIONES VOLCANICAS ERUPCIONES VOLCANICAS ERUPCIONES VOLCANICAS

60 EFECTOS DE VIBRACIONES Y SISMOS Los sismos pueden generar deslizamientos especialmente en taludes con estabilidad marginal, deslizamientos por licuación n y deslizamientos de traslación n en suelos arcillosos de gran espesor. Igualmente se pueden producir agrietamientos y desintegración n en los taludes de roca.

61 Cargas sísmicass smicas Los sismos producen aceleraciones horizontales y verticales sobre los taludes, los cuales resultan en variaciones de esfuerzos colocados en forma rápida. r Las fuerzas dinámicas que actúan an sobre el talud pueden causar inestabilidad momentánea. nea.

62 Agrietamiento cosísmico smico Los eventos sísmicos s smicos pueden producir agrietamientos especialmente en los materiales rígidos r y frágiles. Los agrietamientos cosísmicos smicos debilitan la masa de talud y generan superficies preferenciales de falla.

63 AGRIETAMIENTO COSISMICO LOS MOVIMIENTOS SISMICOS DEBILITAN LAS UNIONES, JUNTAS, ETC. ESPECIALMENTE EN MATERIALES RIGIDOS Y FRAGILES

64 Pérdida de resistencia por cargas cíclicasc clicas Bajo la influencia de cargas cíclicas, c clicas, las uniones entre partículas de suelo pueden romperse y/o las presiones de poro pueden aumentar. Los suelos más m s sujetos a pérdida p de resistencia debido a cargas cíclicas c clicas son los suelos sueltos y los suelos con partículas que están n muy poco cementadas.

65 Licuación En suelos saturados en sismo genera presiones de poro instantáneas, neas, las cuales a su vez producen pérdida p de resistencia en el suelo. La pérdida p de resistencia puede ser tal que se pierda virtualmente la totalidad de la resistencia y el suelo se comporte como un líquido. l

66 Licuación Licuación

67 Explosivos

68 MODIFICACION DE LAS CARGAS Aplicación n de cargas externas En ocasiones se aplican cargas externas tales como muertos de anclaje, cimentaciones de estructuras y otras cargas que por su naturaleza pueden producir esfuerzos de cortante sobre el talud y afectar su estabilidad.

69 Cargue de la parte superior del talud Si el terreno en la parte alta del talud es cargado el esfuerzo de cortante aumenta y se conoce de un numero grande de fallas en taludes cuando se han colocado cargas sobre la cabeza o parte alta del talud.

70 Cargue de la parte superior del talud

71 Cargue de la parte superior del talud

72 Excavación n del pié del talud La excavación n en el pié del talud hace que el talud general tenga una mayor pendiente o altura, se aumenten los esfuerzos de cortante y se disminuya la estabilidad

73 CORTES

74 CORTES

75 DEFORESTACION El tema de deslizamientos causados por la deforestación n ha sido muy polémico durante los últimos años. a Algunos autores atribuyen buena parte de los deslizamientos en zonas tropicales a la deforestación. Sin embargo, en grandes eventos de lluvias se han observado evidencias de que las zonas cubiertas con vegetación n pueden producir igual o mayor cantidad de deslizamientos que las zonas descubiertas.

76 REACTIVACION DE MOVIMIENTOS ANTIGUOS Algunos deslizamientos de gran magnitud corresponden a movimientos antiguos los cuales se han reactivado o se encuentran todavía a en movimiento lento. Generalmente esos taludes se clasifican geológicamente gicamente como coluviones y en ocasiones como formaciones geológicas gicas independientes.